中国科学技术大学潘建伟团队在量子通信领域取得重大突破，首次实现长寿命远程离子-离子纠缠，并完成长距离设备无关量子密钥分发的原理性演示。相关成果于2026年2月2日发表于《自然》杂志，为构建可扩展量子网络提供了关键技术支撑。

量子网络被视为下一代信息技术的核心基础设施，其融合量子通信、量子计量与分布式量子计算三大领域，可实现绝对安全的信息传输、突破经典极限的高精度传感，以及指数级加速的信息处理能力。然而，要实现全球范围的量子网络覆盖，必须解决长距离确定性纠缠分发的核心难题。传统光纤通信中，光子损耗随传输距离呈指数级增长，导致纠缠分发效率急剧下降。量子中继器通过分段纠缠交换、纯化与存储的组合方案，成为突破这一瓶颈的最优路径。但此前研究面临关键挑战：远程存储器间的纠缠退相干速度远快于纠缠建立与纯化过程，导致有效纠缠难以维持。

潘建伟团队此次研究聚焦于量子中继器的核心模块——长寿命远程离子-离子纠缠。研究团队通过整合三项关键技术实现突破：首先开发出高相干性的囚禁离子存储器，其纠缠寿命显著延长；其次设计出高效电信波段接口，将离子与光子的耦合效率提升至新高度；最后采用高可见度单光子纠缠协议，确保纠缠分发过程的可靠性。实验中，两个通过10公里卷绕光纤连接的节点成功建立存储器-存储器纠缠，其持续时间首次超过平均纠缠建立时间，解决了纠缠退相干快于建立速度的难题。

作为技术验证，研究团队在量子密钥分发场景中展示了该技术的实用性。在10公里距离上，系统完成有限长安全分析，证明其具备实际应用可行性；更引人注目的是，在渐进极限条件下实现了101公里的正密钥率传输。这两个距离指标均较此前国际最好水平提升两个数量级，标志着设备无关量子密钥分发从实验室演示向实用化迈出关键一步。

设备无关量子密钥分发是量子安全通信的终极形态，其安全性基于量子力学基本原理，无需对设备进行额外安全假设。此前受限于纠缠分发距离，该技术仅能在短距离（米级）实现。中科大团队通过量子中继技术将传输距离拓展至百公里级，为城域量子安全通信网络建设奠定了基础。实验中采用的离子-光子混合系统，既保持了离子存储器的高相干性优势，又通过光子中继实现了长距离传输，这种"分段纠缠+中继存储"的模式为未来量子网络架构提供了新思路。

该成果对量子网络发展具有多重意义。在基础研究层面，长寿命远程纠缠的实现验证了量子中继理论的可行性，为后续研究提供了实验范式；在技术应用层面，百公里级设备无关量子密钥分发可直接服务于金融、政务等高安全需求领域；在网络构建层面，此次突破标志着量子中继器从概念验证进入工程化阶段，为最终实现全球量子互联网扫清了关键障碍。

研究团队指出，当前成果仍属原理性验证阶段，下一步将聚焦于系统集成度提升与多节点扩展。通过优化离子阱结构、开发集成化光电模块、改进纠缠纯化协议等手段，有望在3-5年内实现多节点量子中继演示，最终推动量子网络从实验室走向实际应用。这项突破不仅巩固了我国在量子通信领域的国际领先地位，更为人类进入量子信息时代开启了新的可能性。

随着量子计算技术的快速发展，量子网络作为连接量子处理器的关键基础设施，其战略价值日益凸显。中科大团队的此次突破，恰逢全球量子科技竞争白热化阶段，为我国在量子互联网标准制定、核心技术专利布局等方面赢得了先机。未来，随着量子中继技术的持续进步，一个覆盖全球的量子通信网络或将不再遥远，人类信息社会将因此迎来革命性变革。